Первое в своем роде исследование, проведённое Институтом геологических наук Бернского университета, позволило установить точную хронологию химического формирования Земли. Согласно полученным данным, основной строительный блок нашей планеты приобрел свой уникальный элементный состав не более чем за три миллиона лет после образования Солнечной системы. Этот вывод, помещающий ключевой этап в развитии планет в очень короткий промежуток времени по космическим масштабам, подтверждает теорию о том, что условия, необходимые для возникновения жизни, не были изначально присущи Земле, а сформировались в результате последующего, масштабного столкновения с другим, богатым летучими веществами, планетарным телом.
Согласно исследованию, представленному в журнале Science Advances, в начале существования Солнечной системы стояла противоречивая ситуация. Облако газа и пыли, ставшее основой для формирования всех тел Солнечной системы, содержало большое количество летучих веществ – соединений с низкими температурами кипения, которые жизненно важны для биохимических процессов, например, водорода, углерода или серы.
Внутри системы, где близость к Солнцу обеспечивала экстремально высокие температуры, эти вещества не могли перейти в конденсированное состояние и включиться в состав твёрдых тел. Они находились в газообразном состоянии, из-за чего строительные компоненты каменистых планет – Меркурия, Венеры, Земли и Марса – сформировались, будучи практически «сухими» и в значительной степени не содержащими ингредиенты, необходимые для последующего образования океанов и атмосферы.
Доктор Паскаль Крутташ, ведущий автор исследования и на данный момент научный сотрудник постдокторантуры в Имперском колледже Лондона, рассказывает о методике, которая помогла разобраться в этом процессе. « Для определения времени мы применили методику, использующую высокоточное измерение времени, основанную на радиоактивном распаде марганца-53. Этот изотоп, который существовал в ранней Солнечной системе, преобразуется в хром-53 с периодом полураспада, составляющим около 3,8 миллиона лет ».
Благодаря этой технологии, представляющей собой изотопные часы с исключительным разрешением, ученым удалось определить время событий, которые произошли миллиарды лет назад, с точностью до менее чем миллион лет. Этот аналитический прорыв, как отметил соавтор и заслуженный профессор геохимии Клаус Меггер, стал возможен благодаря международному опыту и инфраструктуре, которыми располагает Бернский университет для анализа образцов внеземного происхождения.
Используя данные об изотопном и элементном составе метеоритов и земных пород, а также результаты вычислительного моделирования, исследователи смогли восстановить процесс формирования прото-Земли. Полученные данные свидетельствуют о том, что характерная химическая структура нашей планеты – конкретное сочетание элементов, из которых она состоит – сформировалась в период, завершившийся примерно через три миллиона лет после возникновения Солнечной системы. Учитывая, что возраст Солнечной системы оценивается в 4,568 миллиарда лет, по мнению Крутташа, этот промежуток времени, необходимый для определения первоначальной химической структуры Земли, был «поразительно коротким».
Такая скорость имела существенное последствие: прото-Земля сформировалась как сухая и каменистая планета, поначалу непригодная для жизни в том виде, в котором мы её знаем. Первоначальная химическая «сухость» планеты почти наверняка свидетельствует о том, что летучие вещества были доставлены извне.
Согласно результатам этого исследования, все больше подтверждается гипотеза о столкновении с Тейей – планетой, сопоставимой по размеру с Марсом. Предполагается, что она образовалась в более отдаленной и холодной области, где в небесных телах могли скапливаться летучие вещества, в том числе вода. « Согласно полученным данным, прото-Земля первоначально представляла собой сухую, каменистую планету. Исходя из этого, можно заключить, что столкновение с Тейей стало причиной доставки летучих веществ на Землю и, как следствие, создало условия для возникновения жизни », – говорит Крутташ.
Работа не ограничивается лишь последовательным изложением событий, а рассматривает факторы, определяющие возможность существования в космическом пространстве. Профессор Меггер акцентирует внимание на непредсказуемости нашего бытия: « Современная способность Земли поддерживать жизнь, скорее всего, является следствием случайного события – поздней столкновения с небесным телом, содержащим большое количество воды, а не непрерывной эволюции. Это наглядно демонстрирует, что обитаемость во Вселенной – не предопределённый факт ». Согласно этой точке зрения, жизнь не являлась бы закономерным результатом стабильного и организованного процесса, а скорее представляла собой удачный итог масштабного противостояния.
Дальнейшее изучение не завершено. Следующий этап, согласно мнению Крутташа, состоит в углублении нашего представления о самом факте столкновения. « Состояние столкновения до сих пор не изучено в полной мере. Для всестороннего объяснения требуются модели, способные учесть не только физические характеристики Земли и Луны, но и их химический состав, а также изотопные соотношения ».
В дальнейшем исследования будут направлены на создание более точной модели катастрофического события, которое, распространив по безжизненной планете исходные вещества, непреднамеренно предоставило возможность для развития биосферы.